盾构机刀盘驱动系统液压故障案例分析.pdfVIP

盾构机刀盘驱动系统液压故障案例分析

一、海瑞克盾构刀盘驱动液压系统的故障分析及处理

1.液压系统

深圳某地铁项目使用的德国海瑞克盾构机，其刀盘驱动系统为泵、液压马达

闭式回路，由3台并联的斜盘式轴向柱塞变量泵和8台并联的轴向柱塞液压马达

组成。系统附带补油液压泵、控制泵等元件。整个系统为电比例调速，恒功率保

护方式。泵采用带有补油冲洗阀的双向变量泵。

2.故障及原因分析

（1）故障现象盾构在掘进时，三个刀盘泵突然出现故障无法重新起动。主

控室显示补油液压泵压力不足，达不到设计要求的最低补油压力，此时补油液压

泵压力显示为1.8MPa，而设定值为2.7MPa左右。

（2）原因分析

1）检查油箱液位，液位常，可以排除吸油不足的因素。

2）检查补油液压泵溢流阀。怀疑溢流阀被卡，造成卸荷。清洗溢流阀后再

装回原来位置仍不能建立正常压力，由此判断溢流阀无故障。

3）补油液压泵为螺杆泵，自身抗污染能力很强，由于补油液压泵自身原件

损坏造成压力不足的可能性很小，而且在关闭补油液压泵出口球阀的情况下，调

节补油液压泵溢流阀，压力显示与新泵相同，可以排除补油液压泵自身的问题。

至此可以判断补油液压泵压力不足是由于部分流量从某个地方非正常流走造成

的。

4）补油液压泵除对闭式回路进行补油和对3台主泵进行壳体冷却外，还为

螺旋输送机的减速器进行壳体冷却，在补油主管路上还装有蓄能器。检查蓄能器

回油管，没有油液流出；关闭通往螺旋输送机减速器管路上的球阀，补油压力还

是达不到设计要求。由此可以判断三个刀盘泵内部泄漏是造成补油压力不足的主

要原因。

5）在观察三个刀盘泵泄漏油管时发现，3号刀盘泵泄漏油管有大量油液流动

的迹象，同时发现斜盘没有归零，卡在5°左右的位置。随即打开3号刀盘泵泄

漏油口，发现有铜屑杂质，接着在冷却循环过滤器也发现了大量铜屑。随即将3

号刀盘泵送生产厂家拆检，发现泵的内部已严重损坏。如滑靴磨损严重，其中的

两个已碎裂成多块，固定回程盘的8颗螺栓也全部剪切断裂，且回程盘已断裂成

三部分。在3号泵AB口取的油样检测报告显示油液中含有金属粉末，表明整个

刀盘驱动系统已受到污染。随即拆下1号和2号刀盘泵及一个驱动液压马达送生

产厂家检测。拆检结果显示：1号和2号刀盘泵滑靴都有不同程度的磨损，需要

更换，液压马达柱塞环轻微磨损，缸体也有磨损痕迹，打磨后可正常使用。刀盘

泵磨损的杂质进入盾构机主油箱，整个液压系统遭到严重污染。

6）初步分析造成3号刀盘泵损坏的原因，可能是油液严重超标。泵滑靴与

斜盘之间造成严重划伤，影响了油膜的建立，致使滑靴与斜盘之间干摩擦，并在

一段时间后部分滑靴磨损严重，转动平衡被打破，较大的径向力使得固定回程盘

的螺栓剪切断裂，回程盘也断裂成3块。机械元件的损坏导致斜盘被卡不能归零，

同时使得补油通道直接与泄油口连接，大量补油泄漏，造成补油压力降低，刀盘

泵停止运转。生产厂家的拆检报告也证明了这个推测。因3号刀盘泵损坏，磨损

的杂质又进入1号和2号刀盘泵，最终导致1号和2号刀盘泵滑靴磨损。磨损的

杂质同时进入主油箱，致使其他各系统都遭到不同程度的污染。

3.维修方案

为尽快恢复掘进，除更换新泵外，还要清洗整个液压系统。依据各部位油样

检测报告，判定金属杂质存在于油箱、冷却循环系统、刀盘驱动系统，以及其他

液压系统从进油管路到高压过滤器位置。于是，制订如下清洗方案：

（1）油箱部分将油箱内的液压油全部放出，取出液压滤芯，把泵和油箱之

间的管路从泵的接口处拆开，并放出管路内的油液；用清洗油冲洗液压油箱和管

路；用医用纱布把液压油箱内部擦净；将面粉揉和到能拉伸面的程度分成3份，

用面团分3次粘干净液压油箱的内表面，尤其是油箱的边角处和滤芯筒（液压油

箱和滤芯筒内必须彻底清理干净）；更换新的液压滤芯，上好盖板；油箱内加装

新的液压油。

（2）过滤冷却循环系统打开冷却循环过滤器，更换滤芯同时对过滤器壳体

进行清洗；起动冷却循环泵，运行一段时间后，检查过滤器滤芯，如有必要可更

换新的滤芯。

（3）刀盘驱动系统由于液压马达受到污染程度较轻，所以采用离线循环清

洗的方法；泵与液压马达之间的管路采用在线循环清洗的方法；补油部分采用自

循环清洗的方法清洗。

（4）其他液压系统拆检辅助泵显示泵内部并没有机械损伤，其他系统情况

也大致相同，因此其他液